Bobine autoportanti: Fatti sugli avvolgimenti di filo autocementante

Le bobine autoportanti sono bobine di filo metallico rivestito da uno strato termoplastico - la vernice di adesione. Il termine filo smaltato autoportante lo indica già: Questo filo viene incollato durante il processo di avvolgimento per dare alla bobina la stabilità necessaria senza altri ausili, soprattutto nel caso delle bobine ad aria. In alcuni casi, l'uso di un filo autocementante può offrire vantaggi rispetto a una bobina, in quanto non sono necessari formatori di bobine, nastri adesivi o fasi di laccatura.

Esistono molti tipi di bobine e anche gli ingegneri più esperti a volte perdono la cognizione di quali tipi di bobine esistono e di quali bobine sono adatte a determinate applicazioni. In una nuova serie, KUK fornisce una panoramica con le informazioni più importanti sulla produzione di bobine.

Iniziamo con le bobine autocementante, talvolta chiamate anche bobine autoportanti. Di cosa si tratta? Le bobine autocollanti sono bobine avvolte con filo autocollante. Il filo smaltato auto-incollante (o filo magnetico incollabile) è un filo con un rivestimento aggiuntivo rispetto al normale strato isolante. Attivando lo smalto autocollante durante il processo di incollaggio, è possibile collegare tra loro avvolgimenti adiacenti. L'attivazione della lacca di cottura può avvenire tramite calore, in alcuni casi tramite solvente o con una combinazione di entrambi.

Sezione di una bobina autocollante avvolta (grigio chiaro = isolamento, grigio scuro = strato di smalto adesivo). Fonte dell'immagine: Elektrisola

Vantaggi del filo autocementante

L'uso del filo autocollante offre diversi vantaggi al cliente:

• Non è necessario alcun coil former
• Non sono necessari nastri adesivi o vernici impregnanti per il fissaggio
• Minore manipolazione durante il processo di produzione
• Basso impatto ambientale
• Possibilità di realizzare bobine con anima d'aria in forme speciali
• Stabilità della forma anche in presenza di urti e vibrazioni
• Riduzione dei tempi di ciclo complessivi

Ecco cosa dovete considerare voi ingegneri per le bobine autocementante

L'adesivo bondcoat, in aggiunta all'isolamento, occupa uno spazio aggiuntivo e deve essere preso in considerazione nel calcolo del vostro solenoide. Sebbene gli adesivi di incollaggio possano essere aggiunti a qualsiasi strato di isolamento convenzionale, è necessario considerare la temperatura di rammollimento dell'adesivo. A seconda del processo di incollaggio e del tipo di bobina, limita anche la resistenza alla temperatura dei corpi delle bobine o di altri materiali.

Contatto delle bobine autocollanti

Le bobine autocollanti sono solitamente bobine con nucleo in aria, che vengono quindi prodotte con estremità a filo volante. Le estremità vengono semplicemente stagnate per la successiva lavorazione. Questo spesso comporta un processo di saldatura, ad esempio su un circuito stampato. Per i fili sottili, è possibile anche un processo di termoincollaggio. A seconda della resistenza alla temperatura dello strato di bondcoat, la stagnatura dei fili terminali può essere effettuata direttamente, cioè senza rimuovere lo smalto di incollaggio e isolamento. I fili magnetici bonding con elevata resistenza alla temperatura possono essere spellati meccanicamente, chimicamente in un bagno di sale o con il laser.

Nel caso molto raro in cui il filo autocollante sia avvolto su supporto, il contatto dipende fortemente dalle proprietà del relativo rocchetto. KUK può consigliarvi sul contatto della vostra bobina autoportante.

Quali sono i limiti delle bobine autoportanti?

Dal punto di vista di un produttore di bobine, molte cose sono possibili nella produzione di bobine autoportanti. È possibile realizzare innumerevoli forme speciali, come curve sull'intera bobina, estremità piegate o corsi conici. Anche per quanto riguarda il filo, è possibile realizzare diverse sezioni trasversali (filo piatto, perimetrale). Particolarmente poco ingombranti sono le bobine autoportanti come la bobina alfa (brevetto KUK) con filo iniziale e finale sul diametro esterno. Le forme cilindriche, che corrispondono a un design standard, richiedono normalmente il minor sforzo di produzione e sono quindi vantaggiose in termini di costi. Allo stesso modo, il filo smaltato autocollante è adatto agli avvolgimenti ortociclici. Per la fase di sviluppo, è essenziale che siano disponibili le specifiche necessarie, in modo da poter chiarire rapidamente eventuali compromessi in fase di co-engineering con il produttore di bobine.

Svantaggi delle bobine autocementante

Lo svantaggio delle bobine ad aria autocollanti è legato alle estremità volanti del filo, che impediscono la successiva lavorazione automatizzata. A causa dei costi di un supporto o degli investimenti in utensili associati, questa circostanza gioca un ruolo importante solo a partire da una serie di circa 10.000 pezzi. In questi casi, è necessario trovare un compromesso tra i requisiti di spazio, l'investimento in un rocchetto e un tempo di ciclo più breve grazie a un maggior grado di automazione. Il limite di 10.000 pezzi deve essere considerato come una regola empirica; in ultima analisi, dipende dalle esigenze individuali del progetto. Ad esempio, a seconda della forma della bobina richiesta, può avere senso produrre serie di dimensioni molto più elevate come bobine autocollanti. D'altra parte, la stampa 3D sta aprendo sempre più nuove possibilità nella produzione di supporti di bobine, rendendo questa opzione concepibile anche per serie più piccole.

Processo di incollaggio: Quattro metodi comuni nella produzione di bobine autocementante

1. Incollaggio ad aria calda

La cottura ad aria calda durante l'avvolgimento ha il vantaggio di non richiedere un processo di incollaggio a valle. L'incollaggio ad aria calda è conveniente e viene utilizzato principalmente per fili di diametro inferiore a 0,200 mm.

2. Incollaggio in forno

Dopo l'avvolgimento delle bobine, l'unità viene riscaldata in un forno che scioglie la vernice di cottura e unisce le spire adiacenti del filo.

3. Incollaggio a resistenza

L'incollaggio a resistenza è simile all'incollaggio in forno, tranne per il fatto che il calore è generato dal flusso di corrente attraverso le bobine formate. Il tempo, la tensione e l'amperaggio dipendono dall'applicazione.

4. Incollaggio con solvente

Alcuni smalti bondcoat possono essere attivati dall'applicazione di alcuni solventi durante o dopo l'avvolgimento della bobina. Il solvente può essere applicato al filo tramite uno stoppino durante il processo di avvolgimento, oppure le bobine finite possono essere immerse in un bagno di solvente dopo l'avvolgimento. In entrambi i casi, l'unità deve essere nuovamente riscaldata per rimuovere il solvente rimanente e completare l'incollaggio delle bobine.

Applicazioni delle bobine autocementante

Le bobine autocollanti sono pratiche quando lo spazio in un'applicazione è limitato e non è possibile inserire un supporto. D'altra parte, ci sono anche casi in cui è utile avvolgere un filo magnetico autocollante su un rocchetto. Le bobine autofissanti servono anche a portare l'avvolgimento il più vicino possibile al metallo del circuito, il che conferisce loro maggiori capacità magnetiche.

Le bobine autocollanti sono utilizzate, tra l'altro, per applicazioni nella tecnologia medica o in campo militare, dove è necessario utilizzare la maggior quantità di rame possibile nel minor spazio possibile, ad esempio per aumentare le prestazioni di un motore lineare. Inoltre, le bobine di vernice cotta si trovano nei sensori, nelle bobine di azionamento dei motori, nelle applicazioni RFID, nelle serrature magnetiche e nei circuiti di isolamento audio e di frequenza. Le bobine autoportanti sono anche ampiamente utilizzate per la sintonizzazione ad alta frequenza, la soppressione delle interferenze e le induttanze per inverter ad alta saturazione.

Quale filo smaltato autocollante e quale metodo di incollaggio per la vostra applicazione?

I fili autocollanti si distinguono per la base chimica del loro rivestimento, ma soprattutto per le loro proprietà termiche e tecniche e per il processo di incollaggio preferito. KUK o un produttore di fili come Elektrisola possono fornire una consulenza personalizzata.

Conclusione

La decisione di utilizzare o meno una bobina autocollante dipende dal progetto; per molte bobine, questa decisione sarà probabilmente influenzata dallo spazio necessario per la finitura del componente e dalle quantità richieste. La scelta di una bobina autocementante e si traduce solitamente in costi inferiori e tempi di processo più brevi per quantità ridotte:

• L'eliminazione di più fasi di lavorazione comporta l'eliminazione dei costi per lo supporto di bobine e per i rivestimenti o i nastri secondari.
• L'eliminazione di più fasi del processo consente di risparmiare sui tempi di asciugatura, permettendo una più rapida integrazione nella linea di produzione.
• L'uso, lo stoccaggio e lo smaltimento di alcuni composti organici volatili (VOC) vengono eliminati.

D'altro canto, per le serie di dimensioni più elevate è necessario tenere conto dello sforzo di assemblaggio aggiuntivo dovuto alle estremità dei fili volanti. Come regola generale, questo vale per quantità di circa 10.000 o più bobine d'aria autocementanti.

Le analisi di cui sopra sono risultati medi e non definitivi per ogni singolo progetto. È sempre meglio discutere le specifiche e i requisiti con un produttore di bobine personalizzate come KUK Coils. Potreste avere un progetto o un'applicazione specifica che richiede una bobina autocementante o autoportante per ottenere la forma desiderata o un fattore di forma ridotto. KUK sarà lieta di consigliarvi.

Fonti correlate:
Elektrisola
Furukawa